Isolamento de estirpes de Saccharomyces cerevisiae resistentes a inibidores de liquores de pré-tratamento de bagaço de cana-de-açúcar por evolução adaptativa

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cardoso, Camila do Nascimento
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/63701
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Emanuel Maltempi de Souza
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spelling Cardoso, Camila do NascimentoSantos, Marcelo Muller dosMaeda, Roberto NobuyukiUniversidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Ciências (Bioquímica)Souza, Emanuel Maltempi de, 1964-2019-10-10T17:08:29Z2019-10-10T17:08:29Z2018https://hdl.handle.net/1884/63701Orientador: Prof. Dr. Emanuel Maltempi de SouzaCoorientador: Prof. Dr. Marcelo Müller dos Santos e Dr. Roberto Nobuyuki MaedaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências (Bioquímica). Defesa : Curitiba, 19/03/2018Inclui referências: p.79-84Resumo: A demanda pela produção de energias renováveis é crescente, e a produção do etanol de segunda geração, proveniente de biomassas que até então eram consideradas resíduos agroindustriais, já é uma realidade. Apesar disso, muitos desafios ainda não permitem que todo o potencial desta indústria seja atingido. No Brasil, as matérias-primas mais abundantes para a produção de etanol de segunda geração são o bagaço e a palha da cana-de-açúcar. Para que o processo se viabilize, uma etapa de pré-tratamento desta biomassa é imprescindível e ocorre usualmente pelo processo de explosão a vapor. Porém, esta etapa libera uma grande quantidade de inibidores, entre eles ácido acético, hidroximetil-furfural (HMF) e furfural que atuam como inibidores da fermentação realizada por leveduras. Nesse trabalho foram estudados os efeitos destes três compostos sobre o crescimento das linhagens CAT-1, PE-2 e SA-1 de Saccharomyces cerevisiae comumente utilizadas no processo industrial de primeira geração. Um estudo em Desenho Central Composto Rotacional (DCCR), com concentrações máximas de 5,4 g/L de ácido acético, 1,5 g/L de HMF e 5,0 g/L de furfural mostrou que o furfural é o responsável pela inibição do crescimento. Através de trabalhos de engenharia evolutiva e utilizando a estirpe CAT-1 como linhagem parental, foi possível obter a linhagem B-6.5. Esta linhagem se mostrou capaz de crescer até 7,0 g/L de massa de leveduras em base seca, em 72 horas, a partir de um inóculo de 0,5 g/L em meio sintético na presença de 6,5 g/L de furfural, ao passo que sua linhagem parental apresentou completa ausência de crescimento. Esta característica se manteve mesmo após 32 gerações cultivadas na ausência do inibidor, indicando que provavelmente trata-se de uma mutação adquirida pela levedura durante os ciclos de adaptação evolutiva em meios contendo concentrações crescentes de furfural. Palavras-chave: pré-tratamento; inibidores; furfural, Saccharomyces cerevisiae; evolução adaptativa.Abstract: The demand for renewable energy production is increasing, and the production of second generation ethanol from biomass that was previously considered agro-industrial waste is already a reality. Despite this, many challenges still do not allow the full potential of this industry to be achieved. In Brazil, the most abundant raw materials for the production of second generation ethanol are sugarcane bagasse and straw. In order for the process to be feasible, a pretreatment step of this biomass is essential and usually occurs by the steam explosion process. However, on the other hand, this stage releases a large amount of inhibitors, including acetic acid, hydroximethyl-furfural (HMF) and furfural, that act as inhibitors of yeast fermentation. In this work the effects of these three compounds on the growth of Saccharomyces cerevisiae strains CAT-1, PE-2 and SA-1, commonly used in the first generation industrial process, were studied. A study in Rotational Compound Central Design, with maximum concentrations of 5.4 g/L of acetic acid, 1.5 g/L of HMF and 5.0 g/L of furfural showed that furfural is responsible for inhibition of growth. Through evolutionary engineering work and using CAT-1 as parental strain, it was possible to obtain strain B-6.5. This strain was able to grow up to 7.0 g/L of yeast on a dry basis in 72 hours from a 0.5 g/L inoculum in synthetic medium in the presence of 6.5 g/L of furfural, while its parental strain showed complete absence of growth. This phenotype was maintained even after 32 generations cultured in the absence of the inhibitor, indicating that it is probably a mutation acquired by the yeast during evolutionary adaptation cycles in media containing increasing concentrations of furfural. Key words: pretreatment; inhibitors; furfural; Saccharomyces cerevisiae evolutionary adaptation.88 p. : il. (algumas color.).application/pdfSaccharomyces cerevisiaeFurfuralBioquímicaIsolamento de estirpes de Saccharomyces cerevisiae resistentes a inibidores de liquores de pré-tratamento de bagaço de cana-de-açúcar por evolução adaptativainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - CAMILA DO NASCIMENTO CARDOSO.pdfapplication/pdf2386084https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/63701/1/R%20-%20D%20-%20CAMILA%20DO%20NASCIMENTO%20CARDOSO.pdf4de825f149b4ebba13e5b49a4a4c6d61MD51open access1884/637012019-10-10 14:08:29.235open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/63701Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082019-10-10T17:08:29Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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